สัดส่วนที่ดีที่สุดคือเท่าไรเมื่อใช้ PVP และไคโตซานร่วมกันเพื่อการถนอมอาหาร?

อัตราส่วนที่เหมาะสมของพีวีพี (polyvinyl pyrrolidone) และไคโตซาน จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนแบบไดนามิกตาม ชนิดของผลไม้หรือผัก น้ำหนักโมเลกุลของไคโตซาน และกระบวนการประยุกต์ใช้งาน หลักการสำคัญคือ การเพิ่มประสิทธิภาพการเก็บรักษามากที่สุดผ่าน "การเสริมสร้างฟิล์มทางกายภาพ + ความร่วมมือในการยับยั้งจุลินทรีย์" " การวิเคราะห์ต่อไปนี้จะเน้นที่ ช่วงอัตราส่วนพื้นฐาน , ปัจจัยที่มีอิทธิพล , และ คำแนะนำสำหรับการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ , พร้อมตัวอย่างเฉพาะเจาะจงและกลยุทธ์การปรับแต่ง

1. ช่วงอัตราส่วนพื้นฐาน: ช่วงที่พีวีพีและไคโตซานทำงานร่วมกันได้ดี

จากงานวิจัยและการตรวจสอบเชิงทดลอง ช่วงการผสมที่มีประสิทธิภาพของพีวีพีและไคโตซานโดยทั่วไปคือ:

• ความเข้มข้นของพีวีพี : 0.05%~0.2% (อัตราส่วนมวลต่อปริมาตร เช่นเดียวกับด้านล่าง)
• ความเข้มข้นของไคโตซาน : 0.5%~2%
  ช่วงนี้สามารถตอบสนองความต้องการ "ความหนาแน่นของฟิล์ม" และ "สมดุลการซึมผ่านของอากาศ" ได้พร้อมกัน และเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับอาหาร ตัวอย่างเช่น:
• การถนอมลูกพีช : สารประกอบ PVP 0.1% + ไคโตซาน 1.5% หลังเก็บรักษา 15 วัน อัตราการเน่าเสียลดลงเหลือ 5% (กลุ่มที่ใช้ PVP เพียงอย่างเดียวมีอัตรา 12% และกลุ่มที่ไม่ได้รับการรักษามีอัตรา 25%) และอัตราการคงความแข็งแรงเพิ่มขึ้น 15%;
• การถนอมสตรอว์เบอร์รี : สารประกอบ PVP 0.1% + ไคโตซาน 1% อัตราการขึ้นราหลังเก็บรักษา 7 วัน มีเพียง 8% (กลุ่มที่ใช้ PVP เพียงอย่างเดียวมีอัตรา 18%) และพื้นผิวสตรอว์เบอร์รีไม่รู้สึกเหนียว

2. ปัจจัยสำคัญที่มีผล: พื้นฐานหลักในการปรับอัตราส่วนแบบไดนามิก

1. ลักษณะเปลือกผักและผลไม้ และความเสถียรในการจัดเก็บ

• ผลไม้และผักที่มีเปลือกหนาและคงทนยาวนาน (แอปเปิ้ล ส้ม) :
  ความเข้มข้นของไคโตซานสูงกว่า (1.5%-2%) ร่วมกับความเข้มข้นของพีวีพีต่ำกว่า (0.05%-0.1%) สามารถใช้เพื่อเสริมการป้องกันโรคโดยอาศัยคุณสมบัติต้านจุลชีพที่แข็งแกร่งของไคโตซาน ตัวอย่างเช่น การรักษาส้มด้วยพีวีพี 0.1% + ไคโตซาน 2% ช่วยลดการเกิดราเพนิซิลเลียมลงได้ถึง 60%
• ผลไม้และผักที่มีเปลือกบางและเปราะบาง (สตรอว์เบอร์รี ลูกพีช) :
  ลด ลดความเข้มข้นของไคโตซาน (0.5%-1%) และเพิ่มความเข้มข้นของพีวีพี (0.1%-0.2%) เพื่อป้องกันไม่ให้ฟิล์มหนาเกินไปจนอุดตันรูระบายอากาศ ตัวอย่างเช่น สตรอว์เบอร์รีที่ได้รับการรักษาด้วยพีวีพี 0.1% + ไคโตซาน 0.8% มีการสูญเสียน้ำหนักเพียง 6% หลังเก็บรักษา 10 วัน (เมื่อเทียบกับ 10% เมื่อใช้ไคโตซานเพียงอย่างเดียว) โดยไม่มีกลิ่นจากการหายใจแบบไร้ออกซิเจน

2. น้ำหนักโมเลกุลและคุณสมบัติการละลายของไคโตซาน

• ไคโตซานน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (<100,000 ดาลตัน) :
  วัสดุชนิดนี้มีความสามารถในการละลายน้ำได้ดี แต่มีคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มอ่อนแอ ดังนั้น ความเข้มข้นควรเพิ่มเป็น 1.5%–2% และผสมกับ PVP 0.1%–0.2% เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของฟิล์ม เช่น การผสมไคโตซานน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (50,000 Da) กับ PVP 0.15% สามารถสร้างฟิล์มคอมโพสิตที่เรียบเนียนและโปร่งใส เหมาะสำหรับการเก็บรักษาผักใบ
• ไคโตซานน้ำหนักโมเลกุลสูง (>100,000 Da) :
  มีคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มได้ดีเยี่ยม แต่ต้องใช้กรดในการละลาย (เช่น กรดอะซีติก 1%) เมื่อทำการผสม ความเข้มข้นสามารถลดลงเหลือ 0.5%-1% และใช้ PVP 0.05%-0.1% เพื่อช่วยคงโครงสร้างของฟิล์มให้มีเสถียรภาพ เช่น ไคโตซานน้ำหนักโมเลกุลสูง (200,000 Da) ที่ผสมกับ PVP 0.1% สามารถทำให้ได้ฟิล์มที่มีความหนา 2-3 ไมโครเมตร เหมาะสำหรับการเก็บรักษาผลไม้ตระกูลมะเขือเทศ

3. กระบวนการประยุกต์ใช้และสภาพแวดล้อม

• วิธีการจุ่ม :
  ความเข้มข้นของไคโตซานควรควบคุมไว้ระหว่าง 0.5% ถึง 1.5% (เพื่อหลีกเลี่ยงการแช่เป็นเวลานานเกินไป ซึ่งอาจทำให้เกิดฟิล์มหนา) ความเข้มข้นของ PVP ระหว่าง 0.05% ถึง 0.1% และเวลาการแช่ควรอยู่ที่ 5 ถึง 8 นาที ตัวอย่างเช่น แตงกวาที่แช่ในสารละลาย PVP 0.1% + ไคโตซาน 1% เป็นเวลา 5 นาที จะคงความกรอบได้ 85% หลังเก็บรักษาไว้ 10 วัน
• การฉีดพ่น :
  สามารถใช้ความเข้มข้นของไคโตซานสูงกว่า (1.5%-2%) และความเข้มข้นของ PVP ต่ำกว่า (0.05%) สามารถใช้ได้ โดยการควบคุมแรงดันการพ่นอย่างแม่นยำ (0.2-0.3 MPa) จะสามารถสร้างฟิล์มคอมโพสิตบางพิเศษที่ความหนา 1-2 ไมครอนได้ ตัวอย่างเช่น หลังจากพ่นน้ำยา PVP 0.05% + ไคโตซาน 1.5% ลงบนองุ่น อัตราการหลุดร่วงของผลลดลง 40% หลังเก็บรักษาไว้ 20 วัน
• สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง :
  ลด ปรับความเข้มข้นของไคโตซานเป็น 0.5%-1% และเพิ่มความเข้มข้นของ PVP เป็น 0.1%-0.2% เพื่อเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของอากาศของเยื่อหุ้ม ตัวอย่างเช่น เงาะที่เก็บที่อุณหภูมิห้องในฤดูร้อนสามารถลดดัชนีการเปลี่ยนสีเปลือกได้ 30% หลังจากได้รับการบำบัดด้วย PVP 0.15% + ไคโตซาน 1%

3. คำแนะนำในการประยุกต์ใช้จริง: สี่ขั้นตอนเพื่อกำหนดอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุด

1. การทดลองเบื้องต้นเพื่อคัดเลือกอัตราส่วนพื้นฐาน

• การทดสอบแบบเกรเดียนต์ : สำหรับผลไม้และผักเป้าหมาย ออกแบบอัตราส่วนสามกลุ่ม (เช่น PVP 0.1% + ไคโตซาน 1%, PVP 0.1% + ไคโตซาน 1.5%, PVP 0.15% + ไคโตซาน 1%) ตัวชี้วัดที่ทดสอบ ได้แก่
  • ตัวชี้วัดทางกายภาพ : ความหนาของฟิล์ม (วัดด้วยเครื่องวัดความหนาด้วยเลเซอร์), ความโปร่งใสของฟิล์ม (ค่าการส่งผ่านแสง > 80% ถือว่าดีมาก)
  • ตัวชี้วัดการเก็บรักษา : อัตราการสูญเสียน้ำหนัก (<5% ถือว่าดีมาก), อัตราการเน่าเสีย (<10% ถือว่าดีมาก), อัตราการหายใจ (ลดลงมากกว่า 30% ถือว่าดีมาก)
  • ตัวชี้วัดด้านประสาทสัมผัส : ความรู้สึกเหนียวบนผิว (ไม่มีความรู้สึกถือว่าดีมาก), รสชาติ (ไม่มีกลิ่นผิดปกติถือว่าดีมาก)

2. เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการละลายและการควบคุมค่า pH

• ลำดับการละลาย :
  เริ่มต้นด้วยการละลายไคโตซานในสารละลายกรดอะซีติก 1% (คนประมาณ 30 นาทีจนใส) จากนั้นเติม PVP (ต้องละลายในน้ำกลั่นล่วงหน้า) และสุดท้ายใช้สารละลาย NaOH ปรับค่า pH ให้อยู่ที่ 5.5~6.5 (ใกล้เคียงกับกลางเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของ PVP)
• ความเสถียรของสารประกอบ :
  หากเกิดการตกตะกอน ให้เติมกลีเซอรอล 0.1%~0.2% (พลาสติไซเซอร์) หรือกรดซิตริก 0.05% (สารบัฟเฟอร์ pH) เพื่อเพิ่มความเสถียรของสารละลาย

3. ปรับให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บและความต้องการอายุการเก็บรักษา

• การจัดเก็บระยะสั้น (<7 วัน) :
  ความเข้มข้นของไคโตซานสูง (1.5%~2%) + ความเข้มข้นของ PVP ต่ำ (0.05%) สามารถใช้เพื่อสร้างฟิล์มต้านเชื้อแบคทีเรียได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น หลังจากที่บลูเบอร์รีได้รับการเคลือบด้วย PVP 0.05% + ไคโตซาน 1.5% แล้ว อัตราการเน่าเสียจะเหลือเพียง 5% หลังจากเก็บที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 3 วัน
• การจัดเก็บระยะยาว (>7 วัน) :
  มีความจำเป็น ที่จะต้องสร้างสมดุลระหว่างความสามารถในการระบายอากาศและคุณสมบัติต้านแบคทีเรีย . ใช้ PVP 0.1% + ไคโตซาน 1% และเก็บเย็น (0~5℃) ตัวอย่างเช่น หลังจากนำแอปเปิ้ลมาผ่านกระบวนการนี้ อัตราการคงความแข็งแรงยังคงอยู่ที่ 80% หลังจากเก็บเย็นเป็นเวลา 30 วัน

4. การตรวจสอบความปลอดภัยและการยืนยันความสอดคล้อง

• การตรวจจับสารตกค้าง :
  ใช้โครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) เพื่อตรวจหาสารตกค้างของ PVP (ต้องน้อยกว่า 0.01 mg/kg) และตรวจสอบประสิทธิภาพการต้านแบคทีเรียของไคโตซานโดยการทดลองโซนยับยั้ง (ขนาดโซนยับยั้งต่อ Escherichia coli มากกว่า 15 มม. ถือว่าดีเยี่ยม)
• การปฏิบัติตามกฎหมาย :
  ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไคโตซานเป็นชนิดที่ใช้ในอาหารได้ (องศาการถอดอะซิทิล > 85%) และความเข้มข้นของสารผสมสอดคล้องกับปริมาณสูงสุดที่กำหนดไว้ใน "มาตรฐานการใช้สารเติมแต่งอาหาร" (GB 2760) (โดยทั่วไป ≤2%)

4. กรณีตัวอย่าง: ข้อมูลอ้างอิงสำหรับอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับผลไม้และผักต่างๆ

สรุป

อัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุด ของ PVP และไคโตซาน ไม่ใช่ค่าคงที่ แต่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนแบบไดนามิกในช่วงสมดุลของ " คุณสมบัติต้านจุลชีพ คุณสมบัติการสร้างฟิล์ม และการระบายอากาศ" กลยุทธ์หลักคือ:

• ผักและผลไม้ที่มีผิวหนา : เน้นคุณสมบัติต้านจุลชีพของไคโตซาน (1.5%~2%) ร่วมกับความเข้มข้นต่ำของ PVP (0.05%~0.1%)
• ผักและผลไม้ที่มีผิวบาง : เน้นคุณสมบัติการสร้างฟิล์มของ PVP (0.1%-0.2%) ร่วมกับไคโตซานความเข้มข้นปานกลางถึงต่ำ (0.5%-1%)
• สภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน : เพิ่มประสิทธิภาพของเยื่อหุ้มด้วยกระบวนการผสมสาร (เช่น การปรับค่าพีเอชและการเติมพลาสติกเซอร์) และตรวจสอบความปลอดภัยและประสิทธิผลผ่านการทดลองเบื้องต้น

ด้วยวิธีข้างต้น สามารถยืดอายุการเก็บรักษาของผลไม้และผักได้ โดยยังคงรับประกันว่าความปลอดภัยและคุณภาพของอาหารไม่ได้รับผลกระทบ